JP2014038173A - Optical modulator - Google Patents
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Abstract
【課題】光変調器の長手方向の短尺化を図る。
【解決手段】2入力2出力の偏波分波/合波器と、TE偏波とTM偏波の比が1:1の光を、前記2入力2出力の偏波分波/合波器の一方の入力ポートに出力する光源と、前記2入力2出力の偏波分波/合波器の2つの出力ポートの各々に接続され、TE偏波とTM偏波の光のどちらか一方を強く変調する2つの光変調回路と、各々の光変調回路の出力に接続されたλ/4波長板と、該λ/4波長板の出力に接続されたミラーとを備え、前記2入力2出力の偏波分波/合波器の他方の入力ポートから、変調されたTE偏波の光と変調されたTM偏波の光とが偏波多重された偏波多重光が出力される。
【選択図】図2To reduce the length of an optical modulator in the longitudinal direction.
A polarization demultiplexer / multiplexer having two inputs and two outputs, and a light having a ratio of TE polarization to TM polarization of 1: 1, the polarization demultiplexer / multiplexer having two inputs and two outputs. Connected to each of the two output ports of the two-input two-output polarization demultiplexer / multiplexer, and outputs either one of TE polarized light or TM polarized light. Two light modulation circuits that strongly modulate, a λ / 4 wavelength plate connected to the output of each light modulation circuit, and a mirror connected to the output of the λ / 4 wavelength plate, the two-input two-output The polarization multiplexed light in which the modulated TE polarized light and the modulated TM polarized light are polarization multiplexed is output from the other input port of the polarization demultiplexer / multiplexer.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、光変調器の小型化に関する。 The present invention relates to downsizing of an optical modulator.
近年、通信トラフィックの増大に伴い、幹線系の光伝送ネットワークにおいては、光ファイバ1本当たりに、より多くのデータを伝送する大容量伝送が求められている。これを実現する手段として、周波数利用効率の向上と長距離伝送とを実現するための多値変調技術およびデジタルコヒーレント受信技術が注目されている。多値変調方式においては、光の位相を考慮した高機能な光変調器の実現が必須となる。 In recent years, with an increase in communication traffic, high-capacity transmission for transmitting more data per optical fiber is required in a trunk optical transmission network. As means for realizing this, a multi-level modulation technique and a digital coherent reception technique for realizing improvement of frequency utilization efficiency and long-distance transmission have attracted attention. In the multi-level modulation method, it is essential to realize a high-performance optical modulator in consideration of the phase of light.
光変調器とは、電気信号を光の強弱信号などに変換する、光通信の基幹デバイスであり、一般に高速・低損失・低消費電力・小型・高信頼性が求められている。光変調器を実現する方式は、直接変調方式と外部変調方式とに分類される。高速・基幹ネットワークにおいては、高速性と長距離伝送性といった点から、外部変調方式が主流である。外部変調方式を適用した光変調器として、LiNbO3(ニオブ酸リチウム、以下、LNという)などの誘電体材料、電気光学効果(以下、EOという)を利用した半導体材料または有機材料、電界吸収効果を用いた半導体材料などが用いられている。 An optical modulator is a basic device for optical communication that converts an electrical signal into a light intensity signal. Generally, high speed, low loss, low power consumption, small size, and high reliability are required. Methods for realizing the optical modulator are classified into a direct modulation method and an external modulation method. In high-speed and backbone networks, the external modulation method is the mainstream in terms of high speed and long-distance transmission. As an optical modulator to which an external modulation method is applied, a dielectric material such as LiNbO 3 (lithium niobate, hereinafter referred to as LN), a semiconductor material or an organic material utilizing an electro-optic effect (hereinafter referred to as EO), an electroabsorption effect The semiconductor material etc. which used is used.
一方、多値変調方式の光変調器においては、光の偏波利用するPDM−QPSK(Polarization Division Multiplexed Quadrature Phase Shift Keying)方式の変調器の開発が進んでいる(例えば、非特許文献1参照)。このような変調器は、偏波多重された光信号を分波・合波する受動的な光回路を備える必要がある。 On the other hand, in a multi-level modulation type optical modulator, development of a PDM-QPSK (Polarization Division Multiplexed Quadrature Phase Shift Keying) type modulator that uses polarization of light is proceeding (for example, see Non-Patent Document 1). . Such a modulator needs to be provided with a passive optical circuit that demultiplexes and combines polarization multiplexed optical signals.
図1に、従来のPDM−QPSK変調器の構成を示す。図1(a)は、変調器の機能を説明するための図であり、図1(b)は、石英−LN変調器の構成を示す図である。レーザダイオードLDから、TM偏波のCW光が入射されると、分波器により分波されて2つの変調器QPSK1,QPSK2に入力される。変調器QPSK1で変調された光信号は、偏波回転器HWPによりTE偏波に変換され、偏波ビームコンバイナPBCに入力される。変調器QPSK2で変調された光信号は、TM偏波のまま偏波ビームコンバイナPBCに入力され、TE偏波とTM偏波とを偏波多重した光信号が、偏波ビームコンバイナPBCから出力される。 FIG. 1 shows a configuration of a conventional PDM-QPSK modulator. FIG. 1A is a diagram for explaining the function of the modulator, and FIG. 1B is a diagram showing a configuration of the quartz-LN modulator. When TM polarized CW light is incident from the laser diode LD, it is demultiplexed by the demultiplexer and input to the two modulators QPSK1 and QPSK2. The optical signal modulated by the modulator QPSK1 is converted into a TE polarized wave by the polarization rotator HWP and input to the polarization beam combiner PBC. The optical signal modulated by the modulator QPSK2 is input to the polarization beam combiner PBC as TM polarization, and the optical signal obtained by polarization multiplexing the TE polarization and the TM polarization is output from the polarization beam combiner PBC. The
PDM−QPSK変調器は、変調器QPSK1,QPSK2のLN導波路を構成するLN基板LNと、合分波器などの光機能回路が集積された石英PLC基板PLC−L,PLC−Rから構成される。変調器QPSK1,QPSK2のLN導波路に沿って電極が形成されており、光信号が透過する光導波路に電界を印加することにより、光信号を変調する。 The PDM-QPSK modulator is composed of an LN substrate LN constituting an LN waveguide of the modulators QPSK1 and QPSK2, and quartz PLC substrates PLC-L and PLC-R on which optical functional circuits such as multiplexers and demultiplexers are integrated. The Electrodes are formed along the LN waveguides of the modulators QPSK1 and QPSK2, and the optical signal is modulated by applying an electric field to the optical waveguide through which the optical signal is transmitted.
LN変調器のEO効果を十分に引き出すためには、光導波路に沿った電極を数cm設ける必要があり、必然的に基板LNの光軸方向の長さも数cm程度になる。加えて、LN変調器の入力側および出力側に、光の合波/分波用の光回路が必要なため、光回路の分だけさらに光軸方向の長さが長くなる。従来、光の合波/分波用の光回路が搭載されている基板PLC−L,PLC−Rの光軸方向の長さは、20mm前後であり、図においては便宜上、基板LNを極端に短く描いてある。 In order to sufficiently bring out the EO effect of the LN modulator, it is necessary to provide several cm of electrodes along the optical waveguide, and the length of the substrate LN in the optical axis direction is inevitably about several cm. In addition, since an optical circuit for multiplexing / demultiplexing light is required on the input side and output side of the LN modulator, the length in the optical axis direction is further increased by the amount of the optical circuit. Conventionally, the lengths in the optical axis direction of the substrates PLC-L and PLC-R on which the optical circuit for multiplexing / demultiplexing light is mounted are around 20 mm. It is drawn briefly.
また、PDM−QPSK変調器を、パッケージ収容する場合に、石英PLCに接続する光ファイバと石英PLCとの接続部と、パッケージのパイプ部との間で、光ファイバを一定の長さ座屈させるためのファイバ余長部を必要とする。 Further, when the PDM-QPSK modulator is housed in a package, the optical fiber is buckled to a certain length between the connection portion between the optical fiber connected to the quartz PLC and the quartz PLC and the pipe portion of the package. An extra fiber length is required.
従って、PDM−QPSK変調器を収容するパッケージは、両端のファイバブーツ部を含めて、長手方向の長さが140mm程度になる場合があり、通信装置内のボードに搭載する際、他のデバイスとの接続において、実装上の制約が大きくなるという問題があった。 Accordingly, the package that accommodates the PDM-QPSK modulator may have a length in the longitudinal direction of about 140 mm including the fiber boot portions at both ends. When mounted on a board in a communication apparatus, However, there is a problem that the restrictions on the implementation become large.
本発明の目的は、PDM−QPSK変調器のように複雑かつ巨大な構成となる偏波多重多値変調器の光変調器に対して小型化、特に長手方向の短尺化を図った光変調器を提供することにある。 An object of the present invention is to reduce the size of an optical modulator of a polarization multiplexing multilevel modulator having a complicated and huge configuration, such as a PDM-QPSK modulator, and in particular, to reduce the length in the longitudinal direction. Is to provide.
このような目的を達成するために、本発明の実施態様は、2入力2出力の偏波分波/合波器と、TE偏波とTM偏波の比が1:1の光を、前記2入力2出力の偏波分波/合波器の一方の入力ポートに出力する光源と、前記2入力2出力の偏波分波/合波器の2つの出力ポートの各々に接続され、TE偏波とTM偏波の光のどちらか一方を強く変調する2つの光変調回路と、各々の光変調回路の出力に接続されたλ/4波長板と、該λ/4波長板の出力に接続されたミラーとを備え、前記2入力2出力の偏波分波/合波器の他方の入力ポートから、変調されたTE偏波の光と変調されたTM偏波の光とが偏波多重された偏波多重光が出力されることを特徴とする。 In order to achieve such an object, an embodiment of the present invention includes a two-input two-output polarization demultiplexer / multiplexer, and light having a ratio of TE polarization to TM polarization of 1: 1. A light source that outputs to one input port of the polarization splitter / multiplexer with two inputs and two outputs, and a TE that is connected to each of the two output ports of the polarization splitter / multiplexer with two inputs and two outputs; Two optical modulation circuits that strongly modulate one of the polarized light and TM polarized light, a λ / 4 wavelength plate connected to the output of each optical modulation circuit, and the output of the λ / 4 wavelength plate The modulated TE polarized light and the modulated TM polarized light are polarized from the other input port of the 2-input 2-output polarization demultiplexer / multiplexer. The multiplexed polarization multiplexed light is output.
具体的には、前記光源からの光を入力する入力側導波路と、前記2入力2出力の偏波分波/合波器と、前記変調回路の合分波部が形成された第1の基板と、前記第1の基板に光学的に接続され、前記変調回路の高速変調部が形成された第2の基板とにより構成し、前記第2の基板において、前記第1の基板に接続された端面と反対の端面に、前記λ/4波長板と前記ミラーとを順に接続することができる。 Specifically, a first waveguide in which an input-side waveguide for inputting light from the light source, the 2-input 2-output polarization demultiplexer / multiplexer, and a multiplexing / demultiplexing portion of the modulation circuit are formed. A substrate and a second substrate optically connected to the first substrate and formed with a high-speed modulation portion of the modulation circuit, wherein the second substrate is connected to the first substrate. The λ / 4 wavelength plate and the mirror can be sequentially connected to the end face opposite to the end face.
以上説明したように、本発明によれば、PDM−QPSK変調器のように複雑かつ巨大な構成となる偏波多重多値変調器の光変調器に対して、長手方向の短尺化を図ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the length in the longitudinal direction of an optical modulator of a polarization multiplexing multilevel modulator having a complicated and huge configuration such as a PDM-QPSK modulator. Can do.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2に、本発明の一実施形態にかかる光変調器の基本構成を示す。光変調器10は、2入力2出力(2×2)偏波分波/合波器12の一方の入力ポートに光源11が接続され、2つの出力ポートのそれぞれに、変調回路13,14とλ/4波長板15,16とミラー17,18とが縦続に接続されている。
FIG. 2 shows a basic configuration of an optical modulator according to an embodiment of the present invention. In the
光源11は、TE偏波とTM偏波の比が1:1に相当するCW光(Continuous Wave光)を出力し、2×2偏波分波/合波器12は、CW光の偏波を分離し、一方の出力ポートにTE偏波光を、他方の出力ポートにTM偏波光を出力する。一方、TE偏波光が出力される出力ポートにTE偏波光を入力し、TM偏波光が出力される出力ポートにTM偏波光を入力すると、CW光を入力した入力ポートに、TE偏波光とTM偏波光とが合波された偏波多重光光が出力される。逆に、TE偏波光が出力される出力ポートにTM偏波光を入力し、TM偏波光が出力される出力ポートにTE偏波光を入力すると、CW光を入力した入力ポートとは異なる入力ポートに、TE偏波光とTM偏波光とが合波された偏波多重光が出力される。なお、2×2偏波分波/合波器に用いている「入力」と「出力」という用語は、2×2偏波分波/合波器の動作のうち、偏波分波時の光の入出力を基準として、便宜的に称している。
The
光源11としては、TM偏波のCW光を発生させる半導体レーザに、偏波コントローラを組み合わせて偏波面を45°傾け、偏波面の傾いたCW光を2×2偏波分波/合波器12に入力する構成とすることができる。また、TM偏波のCW光を発生させる半導体レーザに、λ/4波長板を組み合わせて円偏光または楕円偏光に変換し、変換されたCW光を2×2偏波分波/合波器12に入力する構成とすることができる。さらに、半導体レーザからのCW光を偏波保持ファイバで導き、光変調器への接続部において、偏波保持ファイバの偏波軸の向きを45度傾けて接続してもよい。
As the
2×2偏波分波/合波器12としては、例えば、非特許文献1に示されている光導波路型偏波ビームスプリッタ、誘電多層膜キューブビームスプリッタなど、2入力2出力で可逆性のある偏波ビームスプリッタ(以下、PBS(Polarization Beam Splitter)という)を用いることができる。
As the 2 × 2 polarization splitter /
2×2偏波分波/合波器12の出力ポートに接続された変調回路13,14は、TE偏波とTM偏波の光のどちらか一方を強く変調する。例えば、Zカット基板のLN導波路を用いた変調回路においては、TM偏波のみ変調を受ける。変調回路の具体的な構成としては変調フォーマットに応じて適切な構成を用いる。
The
変調回路13,14の出力側(2×2偏波分波/合波器が接続された側とは反対側)に接続されたλ/4波長板15,16は、変調回路13,14からの光の偏波を90°回転させ、ミラー17,18において反射させる。より詳細には、λ/4波長板15でTM偏波光から円偏光に変換し、ミラー17で反射して、再びλ/4波長板15で円偏光からTE偏波光に変換する。λ/4波長板16でTE偏波光から円偏光に変換し、ミラー18で反射して、再びλ/4波長板16で円偏光からTM偏波光に変換する。つまり、λ/4波長板を2回透過することにより偏波面が90°回転し、λ/2波長板を透過させた時と等価の作用をする。
The λ / 4
このような構成を用いると、2×2偏波分波/合波器12の出力ポートから出力される光に対して、偏波面が直交した光が同じ出力ポートに戻ってくる。また、変調回路13,14では、往路または復路のどちらか一方で光が変調され、他方では変調されない。2×2偏波分波/合波器12の出力ポートに戻ってきた光は、CW光を入力した入力ポートとは異なる入力ポートに、偏波多重光として出力される。
When such a configuration is used, the light whose polarization plane is orthogonal to the light output from the output port of the 2 × 2 polarization splitter /
従来においては、変調器の入力側において入力光の偏波を分離する回路と、変調器の出力側において分離された偏波を結合させる回路が必要であった。本実施形態によれば、1つの2×2偏波分波/合波器で構成することができる。また、後述する実施例に示す通り、変調回路がパッシブな光分波部および合分波部を含む場合、本実施形態のように折返し構成とすることにより、単一の回路で光合分波を兼ねることができる。さらに、入出力に用いる光ファイバの接続部位を、光変調器の一方にまとめられるため、従来、変調器の入出力側に設けられるファイバ余長部の一方を省略することができる。従って、光変調器の長手方向の短尺化が可能となる。 Conventionally, a circuit for separating the polarization of input light on the input side of the modulator and a circuit for coupling the separated polarization on the output side of the modulator are required. According to the present embodiment, it can be configured by one 2 × 2 polarization demultiplexer / multiplexer. In addition, as shown in the examples described later, when the modulation circuit includes a passive optical demultiplexing unit and a multiplexing / demultiplexing unit, the optical multiplexing / demultiplexing can be performed with a single circuit by using a folded configuration as in this embodiment. I can also serve. Furthermore, since the connection part of the optical fiber used for input / output is integrated into one of the optical modulators, one of the extra fiber length portions conventionally provided on the input / output side of the modulator can be omitted. Accordingly, it is possible to shorten the length of the optical modulator in the longitudinal direction.
図2においては、基本構成の説明を明解にするために、2つの変調回路の後段に、それぞれにλ/4波長板とミラーとを備えているが、以下の実施例で説明するように共用することもでき、さらに部品点数を削減することができる。また、変調回路の出力(λ/4波長板に接続される側)を1本の線で描いているが、以下の実施例で説明するように、変調回路がパッシブな光合分波部を含む場合は複数本の出力となる。この場合も、λ/4波長板とミラーは全導波路で共用することができる。 In FIG. 2, in order to clarify the basic configuration, a λ / 4 wavelength plate and a mirror are provided in the subsequent stage of the two modulation circuits, respectively, but they are shared as described in the following embodiments. It is also possible to reduce the number of parts. In addition, although the output of the modulation circuit (side connected to the λ / 4 wavelength plate) is drawn by one line, the modulation circuit includes a passive optical multiplexing / demultiplexing unit as described in the following embodiments. In the case of multiple outputs. Also in this case, the λ / 4 wavelength plate and the mirror can be shared by all the waveguides.
本実施形態の構成を、石英PCL−LN変調器に適用する例を説明する。このような、平面光波回路(Planer Lightwave circuit、以下、PLCという)を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスは、以下の点から特性上有利である。 An example in which the configuration of the present embodiment is applied to a quartz PCL-LN modulator will be described. Such a multi-chip integrated device in which an optical functional member connected with a planar lightwave circuit (hereinafter referred to as PLC) is integrated is advantageous in terms of characteristics as follows.
LN、半導体材料、有機材料などからなる光機能部材の光学的特性は、ガラス材料と比較して、低損失性、光ファイバとの接続性の観点から劣る。一方で、石英ガラスをSi基板などの上に堆積させたPLCを用いると、受動的な光回路を低損失で実現可能である。そのため、石英ガラス系材料からなる石英PLCの優れた光学的特性を利用し、石英PLCと、LN等の誘電体材料または半導体材料、有機材料などからなる光機能部材とを組み合わせることにより、両者の長所を生かすことができる。 The optical characteristics of an optical functional member made of LN, a semiconductor material, an organic material, etc. are inferior from the viewpoint of low loss and connectivity with an optical fiber as compared with a glass material. On the other hand, if a PLC in which quartz glass is deposited on a Si substrate or the like is used, a passive optical circuit can be realized with low loss. Therefore, by utilizing the excellent optical characteristics of quartz PLC made of quartz glass-based material, by combining quartz PLC with an optical functional member made of dielectric material such as LN, semiconductor material, organic material, etc. You can take advantage of the advantages.
このような光変調器においては、石英PLCのチップと光機能部材のチップとの間の光入出力部が、適切に接続されて一体化されている。2つ以上のチップを集積したものを、1つのデバイス(以下、マルチチップ集積デバイス)として扱い、外部との光入出力を行う光ファイバとマルチチップ集積デバイスとを接続する。マルチチップ集積デバイスを用いた光変調器の代表的な例としては、石英PLCとLN導波路とを組み合わせた変調器(以下、石英−LN変調器という)が知られている(例えば、非特許文献2参照)。 In such an optical modulator, the optical input / output unit between the quartz PLC chip and the optical functional member chip is appropriately connected and integrated. A device in which two or more chips are integrated is handled as one device (hereinafter referred to as a multichip integrated device), and an optical fiber that performs optical input / output with the outside is connected to the multichip integrated device. As a typical example of an optical modulator using a multichip integrated device, a modulator combining a quartz PLC and an LN waveguide (hereinafter referred to as a quartz-LN modulator) is known (for example, non-patent). Reference 2).
図3に、本発明の第1の実施例にかかる光変調器の構成を示す。光変調器110は、石英PLC基板111とLN基板112とを接続したマルチチップ集積デバイスである。なお、図においては便宜上、LN基板112を極端に短かく描いてある。石英PLC基板111には、偏波ビームスプリッタPBSと、変調回路QPSK1,QPSK2の合分波部(1×4分岐/結合回路)が形成されている。LN基板112には、LN導波路と変調用の電極とから構成された、変調回路QPSK1,QPSK2の高速変調部が形成されている。本実施形態の偏波ビームスプリッタPBSは、2入力×2出力の導波路型スプリッタ(例えば、非特許文献1参照)を用いているが、バルク型スプリッタを用いてもよい。
FIG. 3 shows the configuration of the optical modulator according to the first embodiment of the present invention. The
LN基板112には、変調回路QPSK1,QPSK2のLN導波路と、これに沿った変調用の電極が形成されている。LN基板112の一方の端面は、研磨処理がなされ、LN導波路と、石英PLC基板111に形成された合分波器に接続された光導波路とが光学的に接続される。他方の端面も、研磨処理がなされ、λ/4波長板121とミラー122とが光学的に接続される。λ/4波長板121は、ポリイミドの薄板からなり、ミラー122は、石英ガラス板に金属膜を蒸着したものを用いる。LN基板112とλ/4波長板121との間、λ/4波長板121とミラー122との間は、それぞれ紫外線硬化樹脂等の光学接着剤を用いて、直接貼り合わされている。
On the
光源であるレーザダイオードから、TM偏波のCW光を偏波コントローラ131に入射する。石英PLC基板111の基板平面に対して鉛直方向に電場が振動するTM偏波は、偏波コントローラ131により45度傾いた偏波に変換され、石英PLC111の偏波ビームスプリッタPBSの一方の入力側導波路に入力される。偏波ビームスプリッタPBSは、一方の出力側導波路からTM偏波のCW光を出力して、変調回路QPSK1に入力し、他方の出力側導波路からTE偏波のCW光を出力して、変調回路QPSK2に入力する。
TM polarized CW light is incident on the
変調回路QPSK1に入力されたTM偏波のCW光は、石英PLC上の合分波部によって4分岐された後、LN導波路において変調され、変調されたTM偏波の信号光がλ/4波長板121に入力される。λ/4波長板121においてTM偏波の信号光は、円偏波に変換され、ミラー122で反射されて、再びλ/4波長板121を透過して、TE偏波の信号光としてLN導波路に入力される。TE偏波の信号光は、LN導波路においては変調動作を受けず、そのまま石英PLC基板上の合分波部によって結合させられた後、偏波ビームスプリッタPBSの一方の出力側導波路に入力される。
The TM-polarized CW light input to the modulation circuit QPSK1 is branched into four by the multiplexing / demultiplexing unit on the quartz PLC, and then modulated in the LN waveguide, and the modulated TM-polarized signal light is λ / 4. Input to the
変調回路QPSK2に入力されたTE偏波のCW光は、石英PLC上の合分波部によって4分岐された後、LN導波路においては変調動作を受けず、そのままλ/4波長板121に入力される。λ/4波長板121においてTE偏波のCW光は、円偏波に変換され、ミラー122で反射されて、再びλ/4波長板121を透過して、TM偏波のCW光としてLN導波路に入力される。TM偏波のCW光は、LN導波路において変調され、変調されたTM偏波の信号光は石英PLC基板上の合分波部によって結合させられた後、偏波ビームスプリッタPBSの他方の出力側導波路に入力される。
The TE-polarized CW light input to the modulation circuit QPSK2 is branched into four by the multiplexing / demultiplexing unit on the quartz PLC, and then input to the λ / 4
変調回路QPSK1からのTE偏波の信号光と、変調回路QPSK2からのTM偏波の信号光とは、偏波ビームスプリッタPBSにおいて偏波多重された信号光となり、偏波コントローラ131からの入力光を入力した入力側導波路とは別の入力側導波路から出力される。なお、光入力部においては、偏波コントローラ131を省き、入力ファイバ(偏波保持ファイバ)と石英PLC111との接続部において入力ファイバの偏波軸を45度傾けて接続する構成としてもよい。
The TE-polarized signal light from the modulation circuit QPSK1 and the TM-polarized signal light from the modulation circuit QPSK2 become signal light that is polarization-multiplexed in the polarization beam splitter PBS, and input light from the
第1の実施例によれば、従来の光変調器と比較すると、一方の石英PLC基板を省略することができる。また、入出力用の光ファイバを、石英PLC基板の一方の端面に接続して、パッケージの一方の面から取り出すことができる。従って、一方の光ファイバ余長部も省略することができ、パッケージの長手方向の大幅な短尺化を図ることができる。例えば、一実施例では、従来、両端ファイバブーツ部込みで長手方向に140mm程度のパッケージを、片端ファイバブーツ部込みで100mm程度に短縮することができる。 According to the first embodiment, one quartz PLC substrate can be omitted as compared with the conventional optical modulator. Further, an input / output optical fiber can be connected to one end face of the quartz PLC substrate and taken out from one face of the package. Accordingly, the extra length of one optical fiber can be omitted, and the length of the package in the longitudinal direction can be greatly shortened. For example, in one embodiment, a package of about 140 mm in the longitudinal direction including the fiber boot portion at both ends can be shortened to about 100 mm including the fiber boot portion at one end.
光変調器110を通信装置内のボードに搭載する際、他のデバイスとの接続において、実装上の制約を緩和することができる。従来、光変調器をボード上に搭載した後に、パッケージの両端から出る光ファイバを、ボード上の他の素子と接続するための取り回しが必要であった。取り回しとは、ボード上で光ファイバを一定の半径R以上で曲げながら、素子と素子との間を接続することである。従って、従来のパッケージを用いると、ボード上に、パッケージの長手方向にさらに半径R以上の取り回しのための空間が必要であった。第1の実施形態によれば、このような取り回しのための空間の一方も省略することができる。従って、通信装置内のボードの小型化にも資することができる。
When mounting the
第1の実施形態で示したように、光機能部材としてLN変調器を用いると、パッケージが短尺化された上で、従来のパッケージサイズの場合と同等の変調機能を有するマルチチップ集積デバイスを実現できることが確認された。変調された信号光またはCW光がLN導波路を折り返すことによる伝搬損失は1-2dB、λ/4波長板121の接続部における損失は1dB程度であり、実用上の影響はなかった。
As shown in the first embodiment, when an LN modulator is used as an optical functional member, a multichip integrated device having a modulation function equivalent to that of a conventional package size is realized while the package is shortened. It was confirmed that it was possible. Propagation loss due to the modulated signal light or CW light turning back through the LN waveguide is 1-2 dB, and the loss at the connection portion of the λ / 4
本実施形態では、光機能部材としては、LN以外の誘電材料、例えば、LiTaO3(以下、「LT」という)からなるLT変調器を用いても、同等の短尺化および変調機能を実現することができる。さらに、半導体材料であるGaNからなるGaN変調器、InPからなるInP変調器を用いても、それらの高いEO効率を活かしたまま、同等の作用効果を得ること、および、有機EO材料を用いても、その高速応答性の利点を低減させることなく、同等の作用効果を得ることができる。 In this embodiment, even if an LT modulator made of a dielectric material other than LN, for example, LiTaO 3 (hereinafter referred to as “LT”) is used as the optical functional member, the same shortening and modulation function can be realized. Can do. Furthermore, even if a GaN modulator made of GaN, which is a semiconductor material, and an InP modulator made of InP are used, the same effect can be obtained while utilizing their high EO efficiency, and an organic EO material is used. However, an equivalent effect can be obtained without reducing the advantage of the high-speed response.
光機能部材は、第1の実施形態で示した変調機能に限られず、例えば、有機材料、半導体材料からなるEOスイッチ導波路や、Siからなる熱光学スイッチ導波路を用いることもできる。これらの場合でも、光スイッチ機能を維持したまま、パッケージの長手方向の短尺化を図ることが可能である。 The optical functional member is not limited to the modulation function shown in the first embodiment, and for example, an EO switch waveguide made of an organic material or a semiconductor material, or a thermo-optic switch waveguide made of Si can be used. Even in these cases, it is possible to shorten the package in the longitudinal direction while maintaining the optical switch function.
図4に、本発明の第2の実施例にかかる光モジュールの構成を示す。第1の実施例との相違点は、λ/4波長板221とミラー222の接続方法が異なる。LN基板212の一方の端面には、第1の実施例と同じ石英PLC基板211が接続され、他方の端面にも、石英PLC基板213が接続される。石英PLC基板213には、LN基板212に形成されたLN導波路と光学的に接続される光導波路が形成されている。この複数の光導波路を横断するように溝が形成され、溝の中にλ/4波長板221とミラー222とが挿入されている。
FIG. 4 shows the configuration of an optical module according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the connection method of the λ / 4
第1の実施例では、LN基板112に直接λ/4波長板121を貼付けていたが、第2の実施例では、石英PLC基板213にλ/4波長板221とミラー222とを取り付けることにより、同等の構成とすることができる。
In the first embodiment, the λ / 4
図5に、本発明の第3の実施例にかかる光モジュールの構成を示す。第1の実施例との相違点は、λ/4波長板321とミラー322の接続方法が異なる。LN基板212の一方の端面には、第1の実施例と同じ石英PLC基板311が接続され、他方の端面の近くに、LN基板312に形成された複数のLN導波路を横断するように溝が形成され、この溝の中にλ/4波長板321とミラー322とが挿入されている。
FIG. 5 shows the configuration of an optical module according to the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is the connection method between the λ / 4
第1の実施例では、LN基板112に直接λ/4波長板121を貼付けていたが、第3の実施例では、LN基板312の溝にλ/4波長板321とミラー322とを取り付けることにより、同等の構成とすることができる。
In the first embodiment, the λ / 4
第2および3の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、長手方向の短尺化を図ることができる。 Also in the second and third embodiments, the longitudinal direction can be shortened as in the first embodiment.
第1ないし3の実施例では、石英PCL−LN変調器というマルチチップ集積デバイスを用いて本実施形態の構成を説明した。このほかにも、例えば、1つのLN基板上に、LN変調器の他に石英PLCの光回路に相当する光回路を実装して、モノリシックに近い構成としても、本実施形態の構成に沿ったものとなる。また、PBSをディスクリートで用意し、空間光学系でPBSとLN変調器とを光結合したものでもよい。 In the first to third examples, the configuration of this embodiment has been described using a multichip integrated device called a quartz PCL-LN modulator. In addition to this, for example, an optical circuit corresponding to an optical circuit of quartz PLC in addition to the LN modulator may be mounted on one LN substrate, and the configuration close to monolithic may follow the configuration of this embodiment. It will be a thing. Alternatively, a discrete PBS may be prepared, and the PBS and LN modulator may be optically coupled by a spatial optical system.
LD レーザダイオード
13,14,QPSK1,QPSK2 変調回路
HWP 偏波回転器
PBC 偏波ビームコンバイナ
LN,112,212,312 LN基板
PLC−L,PLC−R,111,211,311 石英PLC基板
PBS 偏波ビームスプリッタ
10,110,210,310 光変調器
11 光源
12 入力2出力(2×2)偏波分波/合波器
15,16,121,221,321 λ/4波長板
17,18,122,222,322 ミラー
131,231,331 偏波コントローラ
Claims (3)
TE偏波とTM偏波の比が1:1の光を、前記2入力2出力の偏波分波/合波器の一方の入力ポートに出力する光源と、
前記2入力2出力の偏波分波/合波器の2つの出力ポートの各々に接続され、TE偏波とTM偏波の光のどちらか一方を強く変調する2つの光変調回路と、
各々の光変調回路の出力に接続されたλ/4波長板と、
該λ/4波長板の出力に接続されたミラーとを備え、
前記2入力2出力の偏波分波/合波器の他方の入力ポートから、変調されたTE偏波の光と変調されたTM偏波の光とが偏波多重された偏波多重光が出力されることを特徴とする光変調器。 2-input / 2-output polarization splitter / multiplexer;
A light source that outputs light having a ratio of TE polarization to TM polarization of 1: 1 to one input port of the two-input two-output polarization demultiplexer / multiplexer;
Two optical modulation circuits connected to each of the two output ports of the two-input two-output polarization demultiplexer / multiplexer for strongly modulating one of TE polarized light and TM polarized light;
A λ / 4 wave plate connected to the output of each light modulation circuit;
A mirror connected to the output of the λ / 4 wave plate,
From the other input port of the 2-input 2-output polarization demultiplexer / multiplexer, polarization multiplexed light in which modulated TE polarized light and modulated TM polarized light are polarization multiplexed. An optical modulator that is output.
前記第1の基板に光学的に接続され、前記変調回路の高速変調部が形成された第2の基板とから構成され、
前記第2の基板は、前記第1の基板に接続された端面と反対の端面に、前記λ/4波長板と前記ミラーとが順に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の光変調器。 An input-side waveguide for inputting light from the light source, the 2-input 2-output polarization demultiplexing / multiplexing unit, and a first substrate on which a multiplexing / demultiplexing unit of the modulation circuit is formed;
A second substrate optically connected to the first substrate and formed with a high-speed modulation section of the modulation circuit;
The λ / 4 wavelength plate and the mirror are sequentially connected to the end surface of the second substrate opposite to the end surface connected to the first substrate. Light modulator.
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